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중성자별은 우주에서 가장 극단적인 천체 중 하나입니다.

거대한 원자핵 같고,

지름은 수천 km에,

믿을 수 없을 정도로 밀도가 높고 격하죠.

어떻게 이런 게 존재할 수 있을까요?

별의 생애는 두 가지 힘의 균형에 좌우됩니다.

자체 중력과

핵융합반응에 의한 복사압입니다.

별의 중심핵에서는 수소가 헬륨으로 핵융합합니다.

결국에는 중심핵에 있는 수소가 다 소모되죠.

만약 별이 충분히 무겁다면, 이제는 헬륨이 탄소로 핵융합합니다.

무거운 별의 중심은 양파같이 층을 이루게 되고,

점차 더 무거운 원자핵이 별 중심핵에 누적됩니다.

탄소는 네온으로 네온은 산소로 그리고 산소는 규소로 핵융합합니다.

마침내는 철에 이르게 되고 철은 다른 원소로 핵융합 할 수 없죠.

핵융합이 멈추게 되면, 복사압이 빠르게 감소합니다.

별의 균형이 깨집니다.

그리고 만약 중심핵의 질량이 태양 질량의 1.4배가 넘으면, 파국적인 붕괴가 일어납니다.

중심핵의 바깥 부분이 별의 중심으로 붕괴하며

그 속도는 초속 70,000km에 이르게 됩니다.

이제 원자 내부에 존재하는 기본 힘들만이 중력 붕괴를 막을 수 있습니다.

전자 사이의 양자역학적인 반발력은 역부족하고,

전자와 양성자가 합쳐져 중성자가 되어 원자핵만큼 빽빽하게 뭉치죠.

별의 바깥 층은 격렬한 초신성 폭발과 함께 우주로 날아갑니다.

이제 중성자별이 탄생했습니다!

질량은 태양의 1~3배 정도이나, 25km 정도 크기로 압축되어있습니다.

질량이 지구의 500,000배고 맨해튼 크기 정도 지름의 작은 구체입니다.

밀도가 아주 높아 중성자별 1cm³ 조각은 철로 된 변 길이 700m인 정육면체와 질량이 같습니다.

에베레스트의 질량과 비슷한 10억 톤이 각설탕만 한 공간에 들어있는 셈이죠.

중성자별의 중력 또한 대단합니다!

표면에서 1m 거리에서 물건을 떨어뜨리면, 1마이크로초 후 바닥에 닿는데,

시속 720만km까지 가속됩니다.

표면은 대단히 평평해서, 가장 큰 흠이 5mm 정도이며

아주 얇은 고온의 플라즈마 대기가 있습니다.

태양 표면의 온도는 5,800K 인데 비해 중성자별은 100만K 정도입니다.

이제 중성자별 내부를 살펴봅시다!

껍질은 대단히 단단하고 아마도 철의 원자핵으로 된 격자로 이루어져,

전자의 바다가 그 사이를 흐릅니다.

중심으로 다가갈수록 양성자가 덜 보이고 중성자가 더 보이다,

마침내는 서로 구분할 수 없는 중성자가 초고밀도의 스프 상태를 이룹니다.

중성자별의 중심핵은 정말 정말 이상합니다.

어떤 성질인지 확실히는 모르지만, 가장 그럴듯한 추측은 중성자 축퇴물질로된 초유체 상태,

혹은 일종의 초고밀도의 쿼크 물질인 쿼크-글루온 플라즈마 상태입니다.

이들은 기존의 상식으로는 전혀 말이 안 되고 아주 극단적인 환경에서만 존재할 수 있습니다.

여러 가지 면에서 중성자별은 거대한 원자핵과 비슷합니다.

가장 중요한 차이는 원자핵은 강력으로 묶여있지만, 중성자별은 중력으로 묶여있다는 것입니다.

이 모든 게 충분히 극단적이지 않았던 것인 양 다른 성질을 살펴보도록 합시다.

중성자별은 아주 빨리 자전하는데 젊은 중성자별은 일 초에 여러 번 자전하죠.

근처에 중성자별을 먹여 줄 다른 불쌍한 별이 있다면, 일 초에 수백 번까지 자전할 수 있습니다.

PSRJ1748-2446ad 같이 말입니다. 이 중성자별은 약 시속 2억 5,200만 km로 자전합니다.

너무 빨라 이 별은 모양이 이상하죠.

아주 강력한 라디오 신호를 내기 때문에, 우리는 이런 중성자별을 맥동성(pulsar)이라 합니다.

중성자별의 자기장은 지구 자기장의 8조 배 정도입니다.

너무 강력해서 원자가 이 자기장에 들어가면 휘게 될 정도죠.

좋아요, 이제 요점은 다 짚은 것 같습니다.

중상자별은 우주에서 가장 극단적이고, 또 가장 멋진 천체입니다.

언젠가는 우주선을 보내서 중성자별에 대해 더 알아보고, 멋진 사진을 찍을 수 있으면 좋겠네요!

그러나 너무 가까이 가면 안 됩니다!

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